CN218274211U - 一种有载自耦变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种有载自耦变压器，包括：铁芯；包括相互连接的心柱和两个旁柱，两个旁柱分别位于心柱相对两侧；低压绕组，包括两个，两个低压绕组和两个旁柱一一对应，每一低压绕组绕设于对应的旁柱上；自耦绕组，绕设于心柱上，有载自耦变压器通过自耦绕组完成降压或升压输出。传统的自耦变压器，由于低压绕组只负责稳压作用，不带负荷，因此对低压绕组的高低阻抗和中低阻抗未作要求。如此会导致低压绕组在带负荷时，高低阻抗和中低阻抗过小，抗短路能力差。通过上述有载自耦变压器，将低压绕组放置于两个旁柱上，使得低压绕组与中压绕组和高压绕组的距离增大，从而使得低压绕组上的中低阻抗和高低阻抗变大，从而加强了低压绕组的抗短路能力。

Description

一种有载自耦变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，特别是涉及一种有载自耦变压器。

背景技术

随着世界经济的快速发展，各个国家对电力的需求也越来越大，尤其是非洲国家，考虑到国家自身的经济发展状况，大部分非洲国家会热衷选择自耦变压器。自耦变压器与普通的双绕组变压器比较有以下优点：

1)消耗材料少，成本低。因为变压器所用硅钢片和铜线的量是和绕组的额定感应电势和额定电流有关，也即和绕组的容量有关，自耦变压器绕组容量降低，所耗材料也减少，成本也低。

2)损耗少效益高。由于铜线和硅钢片用量减少，在同样的电流密度及磁通密度时，自耦变压器的铜损和铁损都比双绕组变压器减少，因此效益较高。

3)便于运输和安装。因为它比同容量的双绕组变压器重量轻，尺寸小，占地面积小。

4)提高了变压器的极限制造容量。变压器的极限制造容量一般受运输条件的限制，在相同的运输条件的限制，在相同的运输条件下，自耦变压器容量可比双绕组变压器制造大一些。因此，自耦变压器因其制造成本和能效较低等特点被广泛应用于电力系统，

自耦变压器是将高压绕组与中压绕组自耦连接，高压绕组部分一般被称为串联线圈，中压绕组部分被称为公共线圈，为了满足输入侧电压的变化，会通过串入调压绕组匝数来实现电压的调整。

在部分自耦变压器上还会设置有低压绕组，低压绕组的电压远小于高压绕组，并通过该低压绕组上的电压来带动一些负载，如变压器上的工作元件。而传统的自耦变压器上的低压绕组大多只用于稳压，并不用于承载负荷，所以并未对低压绕组的阻抗值进行要求，而当低压绕组需要带负荷时，则必须考虑到低压绕组的阻抗值，以保证低压绕组的抗短路能力。传统的低压绕组由于不用承载负荷，阻抗值较小，无法保证低压绕组的抗短路能力。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的低压绕组由于不用承载负荷，阻抗值较小，无法保证低压绕组的抗短路能力的问题，提供一种有载自耦变压器。

一种有载自耦变压器，包括：

铁芯(10)；包括相互连接的心柱(11)和两个旁柱(12)，两个所述旁柱(12)分别位于所述心柱(11)相对的两侧；

低压绕组(21)，包括两个，两个所述低压绕组(21)和两个所述旁柱(12)一一对应，每一所述低压绕组(21)绕设于对应的所述旁柱(12)上；

自耦绕组(22)，绕设于所述心柱(11)上，所述有载自耦变压器通过所述自耦绕组(22)完成降压或升压输出。

在其中一个实施例中，两个所述低压绕组(21)相互并联。

在其中一个实施例中，所述铁芯(10)还包括两个铁轭(13)，所述心柱(11)的两端分别与两个所述铁轭(13)相连，每一所述旁柱(12)的两端分别与两个所述铁轭(13)相连，且其中一个所述旁柱(12)的位于所述铁轭(13)在纵长方向上的一端，另一个所述旁柱(12)位于另一端。

在其中一个实施例中，所述铁芯(10)为冷轧硅钢片。

在其中一个实施例中，所述自耦绕组(22)包括绕设在所述心柱(11)上的中压绕组(23)和高压绕组(24)，所述中压绕组(23)和所述高压绕组(24)自耦连接。

在其中一个实施例中，所述中压绕组(23)的末端引出线构成中性点X，所述中压绕组(23)的首端引出线构成中压首端Am；所述中压绕组(23)和所述高压绕组(24)的串联，所述高压绕组(24)的中部引出线构成高压首端A；

所述中压首端Am与所述中性点X之间构成所述有载自耦变压器的输入端，所述高压首端A与所述中性点X之间构成所述有载自耦变压器的输出端；

或，所述中压首端Am与所述中性点X之间构成所述有载自耦变压器的输出端，所述高压首端A与所述中性点X之间构成所述有载自耦变压器的输入端。

在其中一个实施例中，所述自耦绕组(22)还包括绕设在所述心柱(11)上的调压绕组(25)，所述调压绕组(25)串联与所述高压绕组(24)和所述中压绕组(23)之间。

在其中一个实施例中，所述有载自耦变压器还包括有载分接开关(26)，所述有载分接开关(26)包括切换开关和两个选择器触头，所述有载分接开关(26)的一端与所述高压绕组(24)相连，另一端可选择地与两个所述选择器触头的其中一者相接触；两个所述选择器触头分别与所述调压绕组(25)的首端和末端相连。

在其中一个实施例中，所述中压绕组(23)、高压绕组(24)和所述调压绕组(25)由内而外依次绕设在所述心柱(11)上。

在其中一个实施例中，所述中压绕组(23)、所述高压绕组(24)之间相互绝缘，所述高压绕组(24)和调压绕组(25)之间相互绝缘。

传统的自耦变压器，由于低压绕组只负责稳压作用，不带负荷，因此只对自耦变压器中，高压绕组和中压绕组之间存在的高中阻抗有要求，而对高压绕组和低压绕组之间的高低阻抗、中压绕组和低压绕组之间的中低阻抗未作要求。如此会导致低压绕组在带负荷时，高低阻抗和中低阻抗过小，抗短路能力差。而通过上述有载自耦变压器，将低压绕组放置于两个旁柱上，使得低压绕组与中压绕组和高压绕组的距离增大，从而使得低压绕组上的中低阻抗和高低阻抗变大，从而加强了低压绕组的抗短路能力。

进一步地，低压绕组放置在两个旁柱上而不放在心柱上，使得心柱上的中压绕组、高压绕组和调压绕组的直径大大缩小。如此，将低压绕组放置在两个旁柱上既可以增大中低阻抗值，也可以使得中压绕组、高压绕组和调压绕组绕设所需的铜的用量减少，进而降低变压器的使用成本。

更进一步地，两个低压绕组相互并联。通过将两个低压绕组相互并联，并联之后的两个低压绕组再接线引出，让两个低压绕组两端的电压相等，如此可以使得两个低压绕组产生的磁通量相同，从而保证有载自耦变压器的磁通平衡。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中有载自耦变压器的结构示意图；

图2为图1中有载自耦变压器的接线原理图。

铁芯10；心柱11；旁柱12；铁轭13；

低压绕组21；自耦绕组22；中压绕组23；高压绕组24；调压绕组25；有载分接开关26。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1和图2，图1示出了本实用新型一实施例中的有载自耦变压器的结构示意图，图2示出了本实用新型一实施例中的有载自耦变压器的接线示意图，本实用新型一实施例提供的有载自耦变压器，包括铁芯10、低压绕组21和自耦绕组22。

铁芯10包括相互连接的心柱11和两个旁柱12，两个旁柱12分别位于心柱11相对的两侧。低压绕组21包括两个，两个低压绕组21和两个旁柱12一一对应，每一低压绕组21绕设于对应的旁柱12上。自耦绕组22绕设于旁柱12上，通过自耦绕组22实现有载自耦变压器的降压或升压输出。如此，通过将低压绕组21放置在两个旁柱12上，可以使得低压绕组21与自耦绕组22的距离增大，从而使得低压绕组21的阻抗值变大，抗短路能力更好。

具体地，自耦绕组22包括绕设在心柱11上的中压绕组23和高压绕组24，中压绕组23和高压绕组24自耦连接。也就是说，中压绕组23为公共线圈，高压绕组24为串联线圈，中压绕组23和高压绕组24自耦，从而完成有载自耦变压器的升压和降压。而低压绕组21会受到来自高压绕组24和中压绕组23电感，因此低压绕组21会存在有多个阻抗，其包括高压绕组24对低压绕组21的高低阻抗，和中压绕组23对低压绕组21的中低阻抗，进一步地，高压绕组24和中压绕组23之间也会存在有相互的高中阻抗。

传统的自耦变压器，由于低压绕组21只负责稳压作用，不带负荷，因此只对自耦变压器中，高压绕组24和中压绕组23之间存在的高中阻抗有要求，而对高压绕组24和低压绕组21之间的高低阻抗、中压绕组23和低压绕组21之间的中低阻抗未作要求。如此会导致低压绕组21在带负荷时，高低阻抗和中低阻抗过小，抗短路能力差。而通过上述有载自耦变压器，将低压绕组21放置于两个旁柱12上，使得低压绕组21与中压绕组23和高压绕组24的距离增大，从而使得低压绕组21上的中低阻抗和高低阻抗变大，从而加强了低压绕组21的抗短路能力。

本实用新型的实施例中，参阅图2中的接线图，两个低压绕组21相互并联。通过将两个低压绕组21相互并联，并联之后的两个低压绕组21再接线引出，让两个低压绕组21两端的电压相等，如此可以使得两个低压绕组21产生的磁通量相同，从而保证有载自耦变压器的磁通平衡。

本实用新型的实施例中，参阅图2中的接线图，中压绕组23的末端引出线构成中性点X，中压绕组23的首端引出线构成中压首端Am。中压绕组23和高压绕组24的串联，高压绕组24的中部引出线构成高压首端A。如此，中压首端Am和高压首端A共用一个中性点X，从而形成高压绕组24和中压绕组23的自耦连接。

具体地，中压首端Am与中性点X之间构成有载自耦变压器的输入端，高压首端A与中性点X之间构成有载自耦变压器的输出端。如此，有载自耦变压器的输入端为低电压，输出端为高电压，该有载自耦变压器为升压变压器。

或者，中压首端Am与中性点X之间构成有载自耦变压器的输出端，高压首端A与中性点X之间构成有载自耦变压器的输入端。如此，有载变压器的输入端为高电压，输出端为低电压，该有载自耦变压器为降压变压器。

在一些实施例中，自耦绕组22还包括绕设在心柱11上的调压绕组25，调压绕组25串联与高压绕组24和中压绕组23之间。具体地，调压绕组25串联在高压绕组24的末端，通过改变调压线圈上接入的线圈匝数，也就是高压首端A与中性点X之间的线圈匝数，从而来达到调整输出电压的效果。

具体到实施例中，有载自耦变压器还包括有载分接开关26，通过有载分接开关26来调节调压绕组25上接入的匝数来实现输出电压的调节。具体地，有载分接开关26包括切换开关和两个选择器触头，有载分接开关26的一端与高压绕组24相连，另一端可选择地与两个选择器触头的其中一者相接触；两个选择器触头分别与调压绕组25的首端和末端相连。具体地，当切换开关与其中一个选测器触头接触时，电流从调压绕组25的中部进入调压绕组25，并从调压绕组25的一端流出调压绕组25进入到高压绕组24内。而当切换开关与另一个选择器触头接触时，电流依旧从调压绕组25的中部进入调压绕组25，但电流会从调压绕组25的另一端流出，并经过调压开关进入到高压绕组24内。而由于电流是从调压绕组25的中部进入，所以当电流从调压绕组25的不同的端部流出时，电流所经过调压绕组25的匝数便不一样，如此，当切换开环切换不同的选择器触头时，便可以改变调压绕组25接入线圈的匝数，从而达到调整输出电压的效果。

在一些实施例中，中压绕组23、高压绕组24和调压绕组25由内而外依次绕设在心柱11上。在传统的自耦变压器中，低压绕组21、中压绕组23、高压绕组24和调压绕组25均绕设在铁芯10上的同一柱体，低压绕组21位于最靠近铁芯10位置，如此便导致了在低压绕组21外侧的，中压绕组23、高压绕组24和调压绕组25的直径大大增加。而在本实施例中，低压绕组21放置在两个旁柱12上而不放在心柱11上，使得心柱11上的中压绕组23、高压绕组24和调压绕组25的直径大大缩小。如此，将低压绕组21放置在连个旁柱12上既可以增大中低阻抗值，也可以使得中压绕组23、高压绕组24和调压绕组25绕设所需的铜的用量减少，进而降低变压器的使用成本。

具体到实施例中，中压绕组23、高压绕组24之间相互绝缘，高压绕组24和调压绕组25之间相互绝缘。也就是说，绕设在心柱11上的各个绕组之间相互绝缘，绕组之间的绝缘可靠是变压器长期安全运行的基本保证。

本实用新型的实施例中，参阅图1，铁芯10还包括两个铁轭13，心柱11的两端分别与两个铁轭13相连，每一旁柱12的两端分别与两个铁轭13相连，且其中一个旁柱12的位于铁轭13在纵长方向上的一端，另一个旁柱12位于另一端。铁轭13可以用来增强电磁线圈的吸合力，将电磁线圈产生的磁力线封闭在内部，提高电磁铁的效率。

具体地，铁芯10为单相三柱式结构，其中一个铁轭13位于另一个铁轭13下方，旁柱12和心柱11设置于两个铁轭13之间，铁轭13、旁柱12和心柱11一体成型构成有载自耦变压器的铁芯10。

在一些实施例中，铁芯10为冷轧硅钢片。具体地，铁芯10采用高牌号优质晶粒无取向冷轧硅钢片。其中，无取向硅钢(siIiconsteelwithnon—orientedgrain)是指含碳很低的硅铁合金。在形变和退火后的钢板中其晶粒呈无规则取向分布。合金的硅含量为1.5％～3.0％，或硅铝含量之和为1.8％～4.0％。产品通常为冷轧板材或带材，其公称厚度为0.35和0.5mm，主要用于制造电动机和发电机。

本实用新型一实施例提供的有载自耦变压器至少具有以下优点：

传统的自耦变压器，由于低压绕组21只负责稳压作用，不带负荷，因此只对自耦变压器中，高压绕组24和中压绕组23之间存在的高中阻抗有要求，而对高压绕组24和低压绕组21之间的高低阻抗、中压绕组23和低压绕组21之间的中低阻抗未作要求。如此会导致低压绕组21在带负荷时，高低阻抗和中低阻抗过小，抗短路能力差。而通过上述有载自耦变压器，将低压绕组21放置于两个旁柱12上，使得低压绕组21与中压绕组23和高压绕组24的距离增大，从而使得低压绕组21上的中低阻抗和高低阻抗变大，从而加强了低压绕组21的抗短路能力。

在本实施例中的有载自耦变压器，低压绕组21放置在两个旁柱12上而不放在心柱11上，使得心柱11上的中压绕组23、高压绕组24和调压绕组25的直径大大缩小。如此，将低压绕组21放置在连个旁柱12上既可以增大中低阻抗值，也可以使得中压绕组23、高压绕组24和调压绕组25绕设所需的铜的用量减少，进而降低变压器的使用成本。

在本实施例中的有载自耦变压器，两个低压绕组21相互并联。通过将两个低压绕组21相互并联，并联之后的两个低压绕组21再接线引出，让两个低压绕组21两端的电压相等，如此可以使得两个低压绕组21产生的磁通量相同，从而保证有载自耦变压器的磁通平衡。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种有载自耦变压器，其特征在于，所述有载自耦变压器包括：

铁芯(10)；包括相互连接的心柱(11)和两个旁柱(12)，两个所述旁柱(12)分别位于所述心柱(11)相对的两侧；

低压绕组(21)，包括两个，两个所述低压绕组(21)和两个所述旁柱(12)一一对应，每一所述低压绕组(21)绕设于对应的所述旁柱(12)上；

自耦绕组(22)，绕设于所述心柱(11)上，所述有载自耦变压器通过所述自耦绕组(22)完成降压或升压输出。

2.根据权利要求1所述的有载自耦变压器，其特征在于，两个所述低压绕组(21)相互并联。

3.根据权利要求1所述的有载自耦变压器，其特征在于，所述铁芯(10)还包括两个铁轭(13)，所述心柱(11)的两端分别与两个所述铁轭(13)相连，每一所述旁柱(12)的两端分别与两个所述铁轭(13)相连，且其中一个所述旁柱(12)的位于所述铁轭(13)在纵长方向上的一端，另一个所述旁柱(12)位于另一端。

4.根据权利要求3所述的有载自耦变压器，其特征在于，所述铁芯(10)为冷轧硅钢片。

5.根据权利要求1所述的有载自耦变压器，其特征在于，所述自耦绕组(22)包括绕设在所述心柱(11)上的中压绕组(23)和高压绕组(24)，所述中压绕组(23)和所述高压绕组(24)自耦连接。

6.根据权利要求5所述的有载自耦变压器，其特征在于，所述中压绕组(23)的末端引出线构成中性点X，所述中压绕组(23)的首端引出线构成中压首端Am；所述中压绕组(23)和所述高压绕组(24)的串联，所述高压绕组(24)的中部引出线构成高压首端A；

所述中压首端Am与所述中性点X之间构成所述有载自耦变压器的输入端，所述高压首端A与所述中性点X之间构成所述有载自耦变压器的输出端；

或，所述中压首端Am与所述中性点X之间构成所述有载自耦变压器的输出端，所述高压首端A与所述中性点X之间构成所述有载自耦变压器的输入端。

7.根据权利要求5所述的有载自耦变压器，其特征在于，所述自耦绕组(22)还包括绕设在所述心柱(11)上的调压绕组(25)，所述调压绕组(25)串联与所述高压绕组(24)和所述中压绕组(23)之间。

8.根据权利要求7所述的有载自耦变压器，其特征在于，所述有载自耦变压器还包括有载分接开关(26)，所述有载分接开关(26)包括切换开关和两个选择器触头，所述有载分接开关(26)的一端与所述高压绕组(24)相连，另一端可选择地与两个所述选择器触头的其中一者相接触；两个所述选择器触头分别与所述调压绕组(25)的首端和末端相连。

9.根据权利要求7所述的有载自耦变压器，其特征在于，所述中压绕组(23)、高压绕组(24)和所述调压绕组(25)由内而外依次绕设在所述心柱(11)上。

10.根据权利要求9所述的有载自耦变压器，其特征在于，所述中压绕组(23)、所述高压绕组(24)之间相互绝缘，所述高压绕组(24)和调压绕组(25)之间相互绝缘。

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